ARM架构详解

ARM内核全解析，从ARM7,ARM9到Cortex-A7,A8,A9,A12,A15到

Cortex-A53,A57

前不久ARM正式宣布推出新款ARMv8架构的Cortex-A50处理器系列产品，以此来扩大ARM在高性能与低功耗领域的领先地位，进一步抢占移动终端市场份额。Cortex-A50是继Cortex-A15之后的又一重量级产品，将会直接影响到主流PC市场的占有率。围绕该话题，我们今天不妨总结一下近几年来手机端较为主流的ARM处理器。

以由高到低的方式来看，ARM处理器大体上可以排序为：Cortex-A57处理器、Cortex-A53处理器、Cortex-A15处理器、Cortex-A12处理器、Cortex-A9处理器、Cortex-A8处理器、Cortex-A7处理器、Cortex-A5处理器、ARM11处理器、ARM9处理器、ARM7处理器，再往低的部分手机产品中基本已经不再使用，这里就不再介绍。

ARM 处理器架构发展

● Cortex-A57、A53处理器

Cortex-A53、Cortex-A57两款处理器属于Cortex-A50系列，首次采用64位ARMv8架构，意义重大，这也是ARM最近刚刚发布的两款产品。

Cortex-A57是ARM最先进、性能最高的应用处理器，号称可在同样的功耗水平下达到当今顶级智能手机性能的三倍；而Cortex-A53是世界上能效最高、面积最小的64位处理器，同等性能下能效是当今高端智能手机的三倍。这两款处理器还可整合为ARM big.LITTLE（大小核心伴侣）处理器架构，根据运算需求在两者间进行切换，以结合高性能与高功耗效率的特点，两个处理器是独立运作的。

应用案例：预计于2014年推出。

● Cortex-A15处理器架构解析

ARM Cortex-A15处理器隶属于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架构，是业界迄今为止性能最高且可授予许可的处理器。

Cortex-A15 MPCore处理器具有无序超标量管道，带有紧密耦合的低延迟2级高速缓存，该高速缓存的大小最高可达4MB。浮点和NEON媒体性能方面的其他改进使设备能够为消费者提供下一代用户体验，并为Web 基础结构应用提供高性能计算。Cortex-A15处理器可以应用在智能手机、平板电脑、移动计算、高端数字家电、服务器和无线基础结构等设备上。

理论上，Cortex-A15 MPCore处理器的移动配置所能提供的性能是当前的高级智能手机性能的五倍还多。在高级基础结构应用中，Cortex-A15 的运行速度最高可达2.5GHz，这将支持在不断降低功耗、散热和成本预算方面实现高度可伸缩的解决方案。

应用案例：三星Exynos 5250。三星Exynos 5250芯片是首款A15芯片，应用在了最近发布的Chromebook和Nexus 10平板电脑上面。Exynos 5250的频率是1.7GHz，采用32纳米的HKMG 工艺，配备了Mali-604 GPU，性能强大。另外据传三星下一代Galaxy S4将会搭载四核版的Exynos 5450芯片组，同样应用Cortex-A15内核。另外NVIDIA Tegra 4会采用A15内核。

● Cortex-A12处理器架构解析

2013中旬，ARM 发布了全新的Cortex-A12处理器，在相同功耗下，Cortex-A12的性能上比Cortex-A9提升了40%，同时尺寸上也同样减小了30%。Cortex-A12也同样能够支持big.LITTLE 技术，可以搭配Cortex-A7处理器进一步提升处理器的效能。

Cortex-A12架构图

ARM表示Cortex-A12处理器未来将应用于大量的智能手机以及平板产品，但更加侧重于中端产品。同时ARM也预计在2015年，这些中端产品在数量上将远超过旗舰级别的智能手机及与平板。

搭载Cortex-A12处理器的中端机在未来也将是非常有特点的产品，因为Cortex-A12能够支持虚拟

化、AMD TrustZone技术，以及最大1TB的机身存储。这也就意味着未来搭载这一处理器的智能手机完全可以作为所谓的BYOD（Bring Your Own Device）设备使用，换句话说就是在作为自用手机的同时，还可以用作商务手机存储商务内容。

Mali-V500架构图

同时Cortex-A12也搭载了全新的Mali-T622绘图芯片与Mali-V500视频编解码IP解决方案，同样也是以节能为目标。这样看来，定位中端市场，低功耗小尺寸，Cortex-A12最终必然会取代Cortex-

A9。据悉，Cortex-A12将于2014年投放市场，到时候我们也许会迎来中端市场的一次改变。

应用案例：2014年发布。

● Cortex-A9处理器架构解析

ARM Cortex-A9处理器隶属于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架构，目前我们能见到的四核处理器大多都是属于Cortex-A9系列。

Cortex-A9 处理器的设计旨在打造最先进的、高效率的、长度动态可变的、多指令执行超标量体系结构，提供采用乱序猜测方式执行的8 阶段管道处理器，凭借范围广泛的消费类、网络、企业和移动应用中的前沿产品所需的功能，它可以提供史无前例的高性能和高能效。

Cortex-A9 微体系结构既可用于可伸缩的多核处理器（Cortex-A9 MPCore多核处理器），也可用于更传统的处理器（Cortex-A9单核处理器）。可伸缩的多核处理器和单核处理器支持16、32 或64KB 4 路关联的L1 高速缓存配置，对于可选的L2 高速缓存控制器，最多支持8MB 的L2 高速缓存配置，它们具有极高的灵活性，均适用于特定应用领域和市场。

应用案例：德州仪器OMAP 4430/4460、Tegra 2、Tegra 3、新岸线NS115、瑞芯微

RK3066、联发科MT6577、三星 Exynos 4210、4412、华为K3V2等。另外高通APQ8064、MSM8960、苹果A6、A6X等都可以看做是在A9架构基础上的改良版本。

● Cortex-A8处理器架构解析

ARM Cortex-A8处理器隶属于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架构，是我们目前使用的单核手机中最为常见的产品。